Вентильный двигатель Советский патент 1993 года по МПК H02K29/06 

(Л

С

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано в качестве реверсивного регулируемого двигателя для приводов поточных линий и других технологических установок в различных отраслях промышленности (текстильной, целлюлозной, нефтяной, газовой, металлургической, горнорудной и др.),

Известны вентильные двигатели с преобразователями частоты, содержащие последовательную обмотку возбуждения, три анодные и три катодные трехфазные группы управляемых т иристоров, а также вентильный двигатель, содержащий трехфазную синхронную машину с датчиком положения ротора, последовательную и независимую обмотку возбуждения, сглаживающий реактор, преобразователь частоты стремя анодными и одной катодной трехфазной группы управляемых тиристоров.

К недостаткам указанных вентильных двигателей можно отнести наличие значительного количества силовых тиристоров преобразователя частоты, сравнительно большие массогабаритные показатели сгла- живаюа его реактора (три однофазных или один трехфазный). Кроме того, недостатком устройства по патенту ФРГ № 1275676 является то, что в его схеме с естественным нулем используется только положительная полуволна напряжения вентильной машины, что приводит к неиспользованию активных материалов.

В. качестве прототипа выбрано наиболее близкое к предлагаемому вентильному двигателю техническое решение, содержащее инвертор, к выходу которого подключены секции якорной обмотки, обмотку возбуждения, включенную в цепь постоянного тока и шунтированную диодом, для подключения к трехфазной сети переменного тока имеется управляемый выпрямитель.

Недостатками прототипа являются большие масса и габариты, сложность схемы и конструкции, большие значения угла коммутации ( у 45-60 эл.град) из-за использования в силовой схеме управляемого выпрямителя и инвертора, которые формируют выходное линейное напряжение обмотки якоря из линейного напряжения сети.

Цель изобретения - повышение коэффициента использования активных материалов синхронной машины путем уменьшения угла коммутации, упрощение конструкции и уменьшение массы и габаритов,

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном двигателе, содержащем синхронную машину с системой возбуждения и датчиком положения ротора и инвертор, тиристоры анодной и катодной групп которого управляющими выводами соединены с выходами датчика положения ротора, в цепь переменного тока инвертора включены секции якорной обмотки, последовательная обмотка возбуждения, шунтированная диодом, включена в цепь постоянного тока инвертора, каждый тиристор анодной группы инвертора снабжен выводом для под0 ключения к одной из фаз трехфазной сети переменного тока и дополнительно снабжен двумя тиристорами, объединенные катоды которых подключены к катоду основноготиристора, а аноды предназначе5 ны для подключения к двум другим фазам сети переменного тока, обмотка возбуждения одним выводом подключена к объединенным катодам тиристоров катодной группы инвертора, а общая точка обмотки

0 возбуждения и аноды шунтирующего диода предназначена для подключения к нулевому проводу сети переменного тока,

Подключение тиристоров анодной группы инвертора, снабженного выводом для

5 подключения к одной из фаз трехфазной сети переменного тока и дополнительно снабженного двумя тиристорами, объединенные катоды которых подключены к катоду основного тиристора, а аноды

0 предназначены для подключения к двум другим-фазам сети переменного тока, подключение обмотки возбуждения одним выводом к объединенным катодам тиристоров катодной группы инвертора, а общей точки

5 обмотки возбуждения и анода шунтирующего диода - к нулевому проводу сети переменного тока обеспечивает хорошую коммутацию при пуске вентильного двигателя, а также в установившемся и переход0 ных режимах его работы.

В прототипе для обеспечения нормальной коммутации при .пуске применены блокирующее устройство и система управления им, что усложняет конструкцию и увеличива5 ет его массу и габариты.

Подключение анодной группы тиристоров в предлагаемой силовой схеме к трехфазной сети переменного тока, я катодной - к нулевому проводу сети через обмотку

0 возбуждения, шунтированную диодом, позволяет в предлагаемом двигателе форми- .ровать линейные напряжения якорной обмотки из полуволн фазных напряжений сети, за счет чего угол коммутации уменьша5 ется на 30 эл.град. (у 15-30 эл.град) по сравнению с прототипом, что приводит к повышению коэффициента использования активных материалов синхронной машины. В прототипе линейное напряженке обмотки якоря формируется из линейных напряжений сети, поэтому угол коммутации в прототипе 45-60 эл.град, Затягивание угла коммутации в коммутирующем тиристоре прототипа происходит из-за естественной передачи противоположной полярности взаимодействующего тока с одной фазы на другую.

На чертеже представлена схема вентильного двигателя.

Двигатель содержит инвертор с неявно- выраженным звеном постоянного тока, состоящий из трех анодных трехфазных групп управляемых тиристоров 1-3; 4-6; 7-9, аноды которых подключены к фазам А, В, С трехфазной сети, а катоды соединены в об- щие точки 10-12, которые соединены с анодами катодной группы тиристоров 13-15. Начала фаз обмотки якоря 16 через катодную группу тиристоров 13-15 и последовательную обмотку возбуждения 17 подключены к нулевому проводу трехфаз- .ной сети. Последовательная обмотка возбуждения шунтирована диодом 18. На подшипниковом щите двигателя установлен датчик положения ротора 20.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения на вход схемы в зависимости от длительности сигнала датчика положения ротора 20 включаются ти- ристоры 1 или 2, или 3, формируя положительную полуволну фазы А выходного напряжения преобразователя из фазных напряжений сетевого трансформатора, а ти- ристор 4 формирует отрицательную пол- уеолну фазы В выходного напряжения преобразователя. Это напряжение является линейным и подается на две фазы А и В обмотки якоря, а за счет того, что оно сформировано из фазных напряжений сетевого трансформатора, переход тока через нуль осуществляется на 30 эл.град. раньше, чем при формировании выходных напряжений преобразователя из линейных напряжений сетевого трансформатора. Аналогично ра- ботают другие группы тиристоров. Коммутация в пределах одной группы тиристоров 1-3; 4-6; 7-9 осуществляется за счет напряжения сети, а между группами тиристоров- за счет прохождения тока через нуль и за счет противо-ЭДС машины.

Суммарные токи обмоток якоря 16 и токи преобразователя, протекая по,последовательной обмотке возбуждения 17, создают запас магнитной энергии, которая используется для создания основного магнитного потока машины и компенсации реакции якоря. Параллельно включенный диод 18 обеспечивает длительность разряда запаса магнитной энергии и сглаживает пульсации магнитного потока, а также создает контур для разряда наведенных ЭДС в обмотке возбуждения. Кроме того, обмотка возбуждения 17, включенная последовательно в нулевой провод сети, сглаживает ток якоря, ограничивает токи короткого замыкания сетевого трансформатора и синхронной машины.

Ф о р м у л а и з о б р ет е н и я

Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину с системой возбуждения и датчиком положения ротора и инвертор, тиристоры анодной и катодной группы которого управляющими выводами соединены с выходами датчика положения ротора, в цепь переменного тока инвертора включены секции якорной обмотки, а последовательная обмотка возбуждения, шунтированная диодом, включена в цепь постоянного тока инвертора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента использования активных материалов синхронной машины путем умень- шения угла коммутации, упрощения конструкции и уменьшения массогабарит- ных показателей, каждый тиристор-анодной группы инвертора снабжен выводом для подключения к одной из фаз трехфазной сети переменного тока и дополнительно снабжен двумя тиристорами, объединенные катоды которых подключены к катоду основного тиристора, а аноды предназначены для подключения к двум другим фазам сети переменного тока, обмотка возбуждения одним выводом подключена к объединенным катодам тиристоров катодной группы инвертора, а общая точка обмотки возбуждения и анода шунтирующего диода предназначена для подключения к нулевому проводу сети переменного тока.

Использование: реверсивный регулируемый двигатель для приводов поточных линий и других технологических установок в различных отраслях промышленности. Сущность: вентильный двигатель содержит инвертор с неявно выраженным звеном постоянного тока из трех анодных трехфазных групп тиристоров 1-3; 4-6; 7-9 и катодной группы тиристоров 13-15. Анодные группы тиристоров подключены к фазам трехфазной сети. Начала фаз обмотки якоря 16 через катодную группу тиристоров и последовательную обмотку возбуждения 17 подключены к нулевому проводу трехфазной сети. Обмотка возбуждения шунтирована диодом 18. 1 ил.